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Revue des Composites et des Matériaux Avancés

1169-7954
 

 ARTICLE VOL 12/3 - 2002  - pp.499-513  - doi:10.3166/rcma.12.499-513
TITRE
Simulation numérique et observation de l'écoulement d'une suspension de fibres dans une filière à géométrie complexe

RÉSUMÉ
Ce travail porte sur la simulation numérique et l'observation de l'orientation des fibres d'une suspension dans une géométrie complexe. Les fibres sont supposées rigides et le fluide est supposé newtonien. Les problèmes traités dans cet article seront : (i) écoulement d'une suspension diluée dans une contraction axisymétrique 4:1 où l'hypothèse d'alignement local des fibres avec l'écoulement sera introduite dans le calcul, dont les résultats seront confrontés à des observations expérimentales ; (ii) résolution numérique de l'écoulement dans une filière plate, où l'on considère couplées la cinématique de l'écoulement et l'orientation 3D des fibres avec différents facteurs de forme. Le calcul sera effectué à l'aide d'une méthode statistique, qui s'avère adaptée à ce type de calcul, par rapport aux autres approches basées sur le calcul de la fonction de distribution des orientations ou sur la résolution des équations gouvernant l'évolution des différents tenseurs d'orientation, et qui impliquent l'utilisation d'une relation de fermeture, dont la validité est remise en question dans certains cas.


ABSTRACT
Both numerical simulations and visualizations for fiber suspension flow and fiber orientation through complex channels were described in this paper. Fiber suspensions focused in this work were rigid fiber suspensions in Newtonian liquids, and the following two topics were concentrated here: (i) Entry flow of dilute fiber suspensions through a 4:1 circular contraction: computations using a co-linear fiber alignment and flow visualizations; (ii) Numerical solution of fiber suspension flow through a parallel plate channel: coupled flow kinematics and three-dimensional fiber orientation distribution were computed using a statistical scheme for suspensions with quasi infinite aspect-ratio or small aspect-ratio fibers. A statistical scheme was confirmed to be very useful and feasible method to accurately analyze the orientation distribution of fibers in fiber suspension flows, instead of direct solutions of the orientation distribution function of fibers or the evolution equation of the orientation tensor with a closure equation.


AUTEUR(S)
Kunji CHIBA, Francisco CHINESTA

MOTS-CLÉS
suspensions fibres courtes, méthode statistique, écoulement en contraction, orientation des fibres.

KEYWORDS
fiber suspension flow, statistical scheme, fiber orientation distribution, circular contraction, parallel plate channel.

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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